王振芳
杭州优迈科技有限公司 浙江省杭州市 311300
摘要：随着我国城市化进程的不断推进，我国建筑行业也得到了相应的深入发展。电梯作为当前建筑工程中必不可少的功能性设施，它的运输安全性和稳定性也引起了行业内的深入讨论。永磁同步曳引机作为电梯曳引系统的全新技术，其拥有着安全性高，作业性能优越等多种天然优势而引起了越来越多人的广泛关注。本文作者根据自身从事电梯制造行业多年的实际经验，对永磁同步曳引机驱动控制关键技术展开了深入的研究，并给出相关技术的实现方案，希望能对我国的电梯制造行业起到一定的推进作用。
关键词：永磁同步曳引机；驱动控制；关键技术
引言：永磁同步曳引机在电梯曳引系统中的应用能够全面提升电梯整体的完全性和稳定性，所以我们应该对于曳引机的驱动控制关键技术进行全方位的分析和探讨，深入研究驱动控制技术的技术要点，并根据技术要点提出实现方案，从而推动永磁同步曳引机在电梯制造行业中的应用和推广，为我国电梯制造行业的深入发展起到推进作用。
一、永磁同步曳引机概述
电梯作为一种便利的室内运输工具，目前已经广泛应用于高层建筑之中，成为高层建筑工程中必不可少的建设项目。随着我国科技实力的不断进步，越来越多的高新技术被应用在电梯的制造之中，其中，永磁同步曳引机作为一项高新技术，其拥有着无需励磁绕组和励磁损耗等多种优点，使得越来越多的技术人员开始研究其技术要点以及应用方案。永磁同步曳引机也就是我们常说的无减速箱传动设备，一般情况下安装在电梯机房内或者电梯井道内，在建筑物的顶层，是整个建筑物电梯系统的动力来源装置。永磁同步曳引机一般是由机座、定子与转子体和制动器共同组成，与传统的曳引技术相比，永磁同步曳引机具有安全性更好、工作性能更加优越、噪声更低、不会产生共振现象、有着更高的稳定性等多种优势，同时其能够更加节省资源，也不会对生态坏境造成相应的破坏。基于上述优势，永磁同步曳引机已经被越来越多国家的研究人员所重视，目前在电梯的曳引之中已经得到了深入而广泛的应用。
二、永磁同步曳引机驱动控制关键技术的研究
（一）对于电流电压的控制方案
目前应用在永磁同步曳引机中最关键的驱动控制技术为变频变压速度控制技术，这种控制技术的重点在于对电磁转矩的控制[1]。电磁转矩的控制前提在于对于永磁同步曳引机的电流和电压进行控制。因为永磁同步曳引机对于电磁转矩的输出能力要求较大，所以其电流应该满足曳引机转矩的需求。在曳引机中，定子电流的幅值与电磁转矩成正比，也就是说只要通过相关设备控制定子电流的幅值，即可以对电磁转矩产生控制效果，进而达到对于永磁同步曳引机的驱动的速度调控；而电压的控制方案一般通过PWM电压控制技术实现，这种控制电压的技术电压利用率较高，动态响应能力较强，而且这种控制技术能够轻易的实现电压控制的数字化，使永磁同步曳引机驱动控制更加直观和方便。电流电压的控制方案时永磁同步曳引机驱动控制的最为核心的技术，通过电流电压的控制，我们可以对电梯的实际运行情况进行全面的掌控，并确保电梯的运行参数在我们的掌控之中，提升电梯运行的安全性能。
（二）对于电梯运行速度的控制方案
电梯的运行速度是电梯整体运行情况的重要体现，它应该能够满足电梯加速变化率没有突变的具体要求，从而提升电梯运行的舒适程度。目前我国对于电梯速度的标准规范为电梯在进行作业时，其加速度数值应该小于1.5m/s2，其加速度的变化情况应该小于1.3m/s2。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆也就是说，电梯在运行时，其速度的加减过程应该保持线性对称，所以永磁同步曳引机的驱动控制技术中应该对于电梯的运行速度进行综合控制，从而使电梯运行速度达到国家标准规范。应用在驱动控制技术中的速度调节方案一般为基于PI控制的方法进行电梯速度调节装置的改进，通过多个拟态的PI控制计算方案，进行不同PI控制加速度值的测定，进而使电梯运行速度得到驱动控制的调控，提升电梯运行速度的动态调控能力，进而使电梯运行速度达到稳定。
（三）曳引机性能的改进方案
对于永磁同步曳引机驱动控制系统而言，曳引机的性能将直接影响到驱动控制系统的控制能力，如果曳引机的性能不足，则会造成电梯启动和停靠时的抖动现象。所以在驱动控制技术中，应该加入曳引机性能的改进技术，从而提升电梯运行的稳定性。一般情况下，永磁同步曳引机的性能缺陷在于其低速性能引起的，所以我们可以采用卡尔曼滤波的转速观测技术进行曳引机低速控制性能的改善[2]。卡尔曼滤波的原理是根据误差协方差最小的原则，对于监测的数值进行连续的修正，同时还能对监测时误差的影响进行相应抑制。使用这种滤波技术进行转速观测器的制作，其本身的运算量较小，对于数据存储能力要求也比较低，非常适用于当前的永磁同步曳引机的驱动控制系统[3]。
三、永磁同步曳引机驱动控制实现方案
永磁同步曳引机的驱动控制技术是通过软件控制硬件的方式实现的。我们在进行曳引机的软件控制方案设计时，应该严格依照曳引机的硬件布局进行科学设计[4]。永磁同步曳引机的驱动控制硬件系统一般由控制电路、PG电路和驱动电路共同组成，其中控制电路是由DSP芯片与FPGA芯片接连而成，负责的是电梯信号处理以及相应电流信号接收与调整工作，进而实现对电梯整体回路的检测和控制；PG电路也就是脉冲发生器电路，用来感应信号位置以及信号处理的电路；驱动电路是接收PWM信号的装置，它在接收与处理PWM信号时，会通过整流模块进行电流处理，并通过逆变模块进行电流返还，进而形成一个可控的磁场，从而完成电梯电路的闭环控制流程。根据曳引机的硬件组成，软件的控制方案执行流程主要任务是在于采集电梯曳引机的运行数据并进行反馈，从而达到对电梯的状态调控功能，所以其软件的主程序应该能够完成系统的初始化设定和各个系统运行模式的设定，并能够利用PG电路中的编码装置为系统提供参数，进而使信号能够达到硬件控制的每个范围，从而驱动各个硬件进行相应的工作流程。永磁同步曳引机的驱动控制还包括电梯运行情况的检测、运转速度和转矩的数据采集模块、速度的控制模块等。其中电梯运行情况的检测是对于电梯系统内部转子转速和角度等变量进行检测的检测模块；运转速度的数据采集模块在于通过我们之前所述的速度检测设备进行速度上的检测；转矩的数据采集是通过转矩的检测设备进行监测的模块；速度的控制模块是将这些数据以数字的形式反馈到模块之中，使模块能够根据采集的数据进行反馈，确保电梯的运行速度、运行转矩在合理范围之内，从而实现永磁同步曳引机驱动技术的实现，进一步提升电梯运行的稳定性和安全性。
四、结束语
电梯目前已经成为我国建筑中必不可少的运输设备。本文以永磁同步曳引机的概述作为切入点，深入而详尽的阐述了永磁同步曳引机驱动控制关键技术的研究，并分析了永磁同步曳引机对于电流电压的控制方案、对于电梯运行速度的控制方案、曳引机性能的改进方案等关键控制技术的技术要点，并对永磁同步曳引机驱动控制技术得以实现的原理进行了说明，从而使永磁同步曳引机驱动控制关键技术能够得到深入发展，提升永磁同步曳引机在我国电梯系统中的推广程度，提升电梯的稳定性和安全性，深入推进我国电梯制造行业的深入发展。
参考文献：
[1]朱卫光，张承宁，董玉刚. 大功率永磁同步电机转子永磁体损耗研究[J]. 电机与控制学报，2014，(1).
[2]李耀华，刘卫国. 永磁同步电机矢量控制与直接转矩控制比较研究[J]. 电气传动，2010，(10).
[3]周长攀，苏健勇，杨贵杰. 双三相永磁同步电机直接转矩控制谐波电流抑制研究[J]. 电机与控制学报，2015，(9).
[4]李耀华，吴俊，郭巧娟，等. 永磁同步电机矢量控制的两种实现方法比较[J]. 微电机，2012，(1).
论文作者:王振芳
论文发表刊物:《防护工程》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/26
标签：曳引机论文; 永磁论文; 电梯论文; 转矩论文; 技术论文; 方案论文; 电流论文; 《防护工程》2018年第24期论文;